水面油污的毫米波辐射特性建模与分析(2)
目前自然界还没有低于绝对零度的物体，这些物体自身可以产生电磁波向外辐射，也可以接收电磁波。所以对于地球表面上相对固定的物体，其辐射的主要来源为两个方面：来自于物体内部的热辐射和其他物体发出的辐射遇到该物体后进行的反射。热辐射与目标本身的发射率有关，而反射的其他辐射与接受目标的发射率有关。地物的辐射特征和其自身的性质有关，并且它的辐射频谱是特定的，我们通常对目标识别就是根据不同地物之间的性质差异。
近年来，毫米波技术在通信、雷达、制导、电子对抗以及激光光谱学等方面应用十分广泛，发展迅猛。毫米波系统能够获得广泛应用，发展的如此迅速，其中的一个原因是毫米波系统与光学系统和微波系统相比自身存在独到之处；另一方则是因为通信系统和探测器对于这方面存在了新的要求，以及毫米波固态器件等新兴技术的快速发展。
图 1.1 电磁波的波普图
频率在30-300GHz之间（如图1.1），波长为1-10毫米的电磁波称之为毫米波，因为毫米波的波段位于远红外波与微波相交叉的波长范围，所以同时具有远红外波和微波的特点。与频率小于30GHz的微波相比较，毫米波的特点为分辨率高、抗干扰性好，信息容量大，可利用的频谱范围宽，穿透等离子体的能力强等。而对于光波来说，毫米波在大气窗口中传播时受到的衰减低，热辐射源和自然光对其的影响不明显。鉴于毫米波的这些特性，在许多领域毫米波技术都很受欢迎。
毫米波辐射探测的原理在于使用辐射计将被探测物体的辐射特性接收过来，对这种特性使用信号与系统方面的理论进行分析，进而得出自己想要得数据与结论。目前还不存在发射机可以进行这种探测，所以探测目标所发出的毫米波能量只能被动的被探测计接收到。并且探测目标的温度、特性、自身的发射率都会影响到辐射计接收到的来自于探测目标的信号强度。因为毫米波从波长上来看既属于红外波又属于短微波，所以其拥有二者的特性，这就造成了当毫米波在大气中进行传播时，受到的影响远小于红外、可见光，所以毫米波成像系统的持续工作能力非常突出，明暗度并不会影响到其正常工作，并且毫米波的穿透性很高，在各种雾霾阴雨天气能够保持良好的探测性能，在不受环境的影响下进行二十四小时工作，红外系统的性能在以上方面是与毫米波系统所不能相比的。毫米波的此种特性更是广泛应用在了军事和民用技术等方面。
1.2 毫米波辐射特性的研究现状
国外对于毫米波辐射特性的科研先于国内很多，技术上同国内相比也成熟的多。最早的毫米波成像技术大概在19世纪90年代，但是一直用了40年的时间毫米波成像技术的研究才有了质的飞跃。1950年左右，英国军事科研部门成功地将毫米波辐射计研究了出来，由于当时的科技水平有限，最初的辐射计拥有很巨大的体积，并且这种辐射计对于空间与温度上的细小改变都不能很好的检测出来。到了20世纪70 年代之后，毫米波材料、器件、工艺和相关技术的突破是毫米波技术有了长足的发展。随着半导体固态器件核心技术的逐步提高，毫米波成像系统变得越来越小，在使用上变得越来越方便，并且在单片微波集成芯片问世之后，该技术的发展进入了一个新的时代。
被动毫米波成像技术发展到现在，发展的主流大致可以为四类：毫米波焦平面阵列成像系统、相控阵波束成像系统、干涉孔径合成形成系统以及天线波束机械探测系统。基于这几类最基本的毫米波成像系统，人们在其延伸技术上又做出了很多改进，目前在用的毫米波成像系统的结构基本上以机械扫面和电子扫描为主。